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Projecte llegit

Títol: Optimización de la producción de pigmentos en microbiomas naturales ricos en cianobacterias.

Estudiant que ha llegit aquest projecte:

Tutor/Cotutor: BALANYÀ MARTÍ, TERESA

Departament: DEAB

Títol: Optimización de la producción de pigmentos en microbiomas naturales ricos en cianobacterias.

Data inici oferta: 30-05-2022      Data finalització oferta: 30-01-2023

Estudis d'assignació del projecte:
    GR ENG SIS BIOLÒGICS

Lloc de realització:

UPC      Departament/centre: Grup GEMMA Department Enginyeria Civil i Ambiental

Segon tutor extern: Marta Bellver Català (Gemma, UPC)

Paraules clau:
Phycobiliproteins, Biopigments, Microbiomes, Cyanobacteria

Descripció del contingut i pla d'activitats:
La mayor parte de colorantes comerciales son de origen químico,
no biodegradable, e incluso se han relacionado con efectos
nocivos para la salud humana. Por lo tanto, el desarrollo de
alternativas sostenibles para la producción de pigmentos es
necesario. Una oportunidad crecientemente estudiada es el cultivo
de cianobacterias, procariotas gram-negativas fotoautotróficas
que sintetizan pigmentos auxiliares de alto valor añadido tales
como las ficobiliproteínas. Éstas se caracterizan por su intensa
coloración, fluorescencia y por presentar una amplia diversidad
de bioactividades (antioxidante, antiinflamatoria, anticáncer).
El objetivo del presente trabajo es maximizar la producción de
estos pigmentos en microbiomas ricos en cianobacterias. Para
ello, se partirá de varios consorcios microbianos, obtenidos de
entornos naturales y enriquecidos en cianobacterias mediante
estrategias de limitación de P. Se estudiará el efecto de
diferentes factores tales como el contenido de nutrientes en el
medio (especialmente N), así como la calidad e intensidad de la
luz aportada. Las condiciones experimentales serán definidas
mediante el uso de software de diseño experimental (JMP Pro). Los
microbiomas serán cultivados a escala de 50 mL durante una
semana, tras la cual se evaluará la producción de biomasa, así
como el consumo de nutrientes (Standard Methods) y la acumulación
de pigmentos (extracción y cuantificación de ficobiliproteínas y
carotenoides) durante el experimento.
Los resultados obtenidos establecerán las condiciones óptimas de
producción para cada microbioma estudiado, con tal de escalar el
proceso a volúmenes de 3 L en el caso de los microbiomas que
hayan presentado un alto potencial de producción de pigmentos.

Overview (resum en anglès): Most of the synthetic pigments commercially used these days in the development of dyes, paints, cosmetics, or other similar applications, tend to be harmful for the human health and for the environment. Some of them can even inhibit the absorption of nutrients and may cause allergic reactions. Furthermore, the use of sustainable chemicals as colourants is very limited due to the lack of alternatives and variety of shades. Therefore, there is a growing need for eco-friendly pigments obtained from natural and renewable resources, for them to be used as alternatives both in biotechnological and pharmaceutical applications, as well as in the cosmetic, food or paint industry.

One promising candidate for such requirements are the accessory photosynthetic pigments, phycobiliproteins, that are embodied in a light-harvesting protein complex called phycobilisome, present in the photoautotrophic, gram-negative prokaryotes named cyanobacteria. The most common phycobiliproteins are phycocyanin, allophycocyanin and phycoerythrin, which are characterized by their intense colour, fluorescence and for their beneficial effects as antioxidant, anticancer, neuroprotectors, etc.

This study focuses on maximizing the production of these pigments in microbiomes rich in cyanobacteria. A microbiome is a collection of microbes, such as bacteria, fungi, virus that occur in nature in all different habitat. The microbiomes studied in the present work were obtained from natural environments and enriched in cyanobacteria by strategies of phosphorous limitation. The effect of different factors, namely days of exposure and exposure to different wavelengths were studied with the aim of maximizing the biomass production, phycobiliprotein accumulation and therefore, the productivity of these microbiomes. The experimental conditions and data analysis were developed by an experimental design software called JMP Pro.

The results revealed that while the light quality had an impact on the biomass and phycobiliprotein production of both Synechococcus sp. and microbiomes, the time of exposure solely influenced the productivity of Synechococcus sp. Furthermore, the most favourable settings for maximizing phycobiliprotein recovery in each microbiome were determined using JMP Pro.


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